在機器人學的研究領(lǐng)域中，如何有效地提高機器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學者十分關(guān)注的一個重要內(nèi)容。在分析了工業(yè)機器人的發(fā)展歷程和機器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標是針對四關(guān)節(jié)實驗室機器人特有的機械結(jié)構(gòu)和數(shù)學模型，建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實現(xiàn)對四關(guān)節(jié)實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關(guān)節(jié)實驗室機器人的本體結(jié)構(gòu)，并對其抽象簡化得到了它的運動學數(shù)學模型。在明確了實現(xiàn)機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結(jié)構(gòu)：第一級CPU為上位計算機，它實現(xiàn)對機器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調(diào)控制以及完成機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現(xiàn)了對機器人多個關(guān)節(jié)的高速并行驅(qū)動；第三級CPU為交流伺服驅(qū)動處理器，它實現(xiàn)了機器人關(guān)節(jié)伺服電機的精確三閉環(huán)誤差驅(qū)動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機．與下位控制器之間的數(shù)據(jù)通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機器人系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩個部分：一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負責機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負責接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實現(xiàn)對機器人的實時驅(qū)動，同時還能夠?qū)崟r的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關(guān)節(jié)實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩(wěn)定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現(xiàn)對機器人的各種設(shè)定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現(xiàn)場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-06-11
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如今電力電子電路的控制旨在實現(xiàn)高頻開關(guān)的計算機控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展?，F(xiàn)場可編程門陣列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡潔、經(jīng)濟、高速度、低功耗等優(yōu)勢，又具有全集成化、適用性強，便于開發(fā)和維護(升級)等顯著優(yōu)點。與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點順應(yīng)了電力電子電路的日趨高頻化和復(fù)雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 本文提出了一種采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件實現(xiàn)數(shù)字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產(chǎn)生多路PWM脈沖，具有開關(guān)頻率可調(diào)、各路脈沖間的相位可調(diào)、接口簡單、響應(yīng)速度快、易修改、可現(xiàn)場編程等特點，可應(yīng)用于PWM的全數(shù)字化控制。文中對方案的實現(xiàn)進行了比較詳細的論述，包括A/D采樣控制、PI算法的實現(xiàn)、PWM波形的產(chǎn)生、各模塊的工作原理等?！ ”疚倪€提出一種新型ZCT-PWMBoost變換器，詳細的分析了該變換器的工作過程，并采用基于FPGA的數(shù)字化通用PWM控制器對這種軟開關(guān)Boost變換器進行控制，給出了比較完滿的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果驗證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性，
標簽： FPGA PWM 數(shù)字化 制器設(shè)計
上傳時間： 2013-06-22
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目前在用在 LED護欄管最普遍的控制器，只要你做好網(wǎng)格圖就 能出你想要的效果
上傳時間： 2013-04-24
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隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通的壓力越來越大，很多城市都開始建設(shè)地鐵項目，發(fā)展地下軌道交通事業(yè)。在地鐵列車上，駕駛員需要方便、快捷地控制各種語音功能，保障列車可靠、安全的運行，從而為乘客提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。駕駛員語音控制器就是為了滿足這一需求而提出來的。 在描述列車乘客信息系統(tǒng)的發(fā)展、介紹了公共廣播系統(tǒng)的功能的之后，本文分析了駕駛員語音控制器的設(shè)計需求，設(shè)計了一種具有人機交互功能的駕駛員語音控制器。它帶有LCD顯示屏和輸入鍵盤；能夠在內(nèi)部存儲路線、站點和緊急信息等用戶數(shù)據(jù)。通過窗口菜單以圖形化的方式向駕駛員顯示列車運行信息。通過通信端口，按照雙方約定的通訊格式，將運行模式，路線站點，緊急信息等內(nèi)容發(fā)送給列車顯示與廣播控制單元，完成語音及顯示控制。根據(jù)需求分析，提出了一種基于ARM的控制器設(shè)計平臺。設(shè)計了該控制器的硬件和軟件的整體方案，采用模塊化設(shè)計的思想給出了系統(tǒng)各主要模塊的具體設(shè)計與實現(xiàn)方法，并給出了相關(guān)電路的實現(xiàn)原理圖。最后介紹了本控制器的測試方法與過程，并給出了具體應(yīng)用。該駕駛員語音控制器實現(xiàn)了人工廣播、司機對講、緊急對講和系統(tǒng)設(shè)置等功能。具有操作方便、便于維護、可配置、成本低等優(yōu)點，滿足了駕駛員以及列車語音與顯示控制的實際需求。關(guān)鍵詞：ARM；RS485；乘客信息系統(tǒng)；圖形用戶界面；嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-30
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減搖鰭是船舶與海洋工程中的一種重要系統(tǒng)，目前已在多種船舶中廣泛應(yīng)用。減搖鰭對于提高船舶耐波性，增加船舶使用壽命，改善設(shè)備與人員的工作條件，提高艦艇的戰(zhàn)斗力具有重要作用。減小船舶橫搖是目前船舶運動控制領(lǐng)域的重要課題之一。本文以船舶減搖鰭系統(tǒng)作為研究對象，重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的設(shè)計與實現(xiàn)方案。 減搖鰭系統(tǒng)目前大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器?？刂破鞯男阅軐Υ白匀粰M搖周期和無因次橫搖衰減系數(shù)有著很大的依賴關(guān)系。由于船舶橫搖運動的復(fù)雜性、非線性、時變性和海況的不確定性，經(jīng)典PID控制難以獲得滿意的控制效果。采用先進的控制策略是解決這一問題的有效方法。本論文將模糊控制與PID控制相結(jié)合，實現(xiàn)了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實踐積累的經(jīng)驗知識用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，便可對PID參數(shù)實現(xiàn)自整定。另外，浪級調(diào)節(jié)器做為減搖鰭控制器的一個重要組成部分，本論文也對其設(shè)計進行了研究，提出了一種基于海浪譜估計的浪級調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法，彌補了傳統(tǒng)浪級調(diào)節(jié)器不能充分利用海浪信息的不足。 目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎(chǔ)開發(fā)而來的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，本課題設(shè)計了一款新型的基于ARM處理器的減搖鰭控制器，解決了上述問題。該系統(tǒng)主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2214的控制器核心電路和輔助實現(xiàn)控制的驅(qū)動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應(yīng)用程序。 研究結(jié)果表明：開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)不僅具有集成度高、性價比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、實時性高等優(yōu)點。同時更能夠適應(yīng)減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間： 2013-07-10
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永磁無刷直流電動機是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電動機,傳統(tǒng)的理論分析及設(shè)計方法已比較成熟,它的進一步推廣應(yīng)用,在很大程度上有賴于對控制策略的研究.該文提出了一套基于DSP的全數(shù)字無刷直流電動機模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙?？刂葡到y(tǒng),將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別引入到無刷直流電動機的控制中來.充分利用模糊控制對參數(shù)變化不敏感,能夠提高系統(tǒng)的快速性的特點,構(gòu)造適用于調(diào)節(jié)較大速度偏差的模糊調(diào)節(jié)器,加快系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度;由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既具有非線性映射的能力,可逼近任何線性和非線性模型,又具有自學習、自收斂性,對被控對象無須精確建模,對參數(shù)變化有較強的魯棒性的特點,構(gòu)造三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器,來實現(xiàn)消除穩(wěn)態(tài)偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據(jù),實現(xiàn)模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種控制模式的切換,使系統(tǒng)在不同速度偏差段快速調(diào)整、平滑運行.此外充分利用系統(tǒng)硬件構(gòu)成的特點,采用適當?shù)腜WM輸出切換策略,最大限度的抑制逆變橋換相死區(qū);通過換相瞬時轉(zhuǎn)矩公式推導(dǎo)和分析,得出在換相過程中保持導(dǎo)通相功率器件為恒通,即令PWM輸出占空比D=1,來抑制定子電感對換相電流影響的控制策略.上述抑制換相死區(qū)和采用恒通電壓的控制方法,減小了換相引起的轉(zhuǎn)矩波動,使系統(tǒng)電流保持平滑、轉(zhuǎn)矩脈動大幅度減小、系統(tǒng)響應(yīng)更快、并具有較強的魯棒性和實時性.在這種設(shè)計下,系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)更精確的定位和更準確的速度調(diào)節(jié),而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉(zhuǎn)矩、頻繁起動的狀態(tài)下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統(tǒng)的參數(shù)自調(diào)整模糊控制算法,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法以及PWM輸出,轉(zhuǎn)子位置、速度、相電流檢測計算等功能模塊編程存儲于DSP的E2PROM,實現(xiàn)了對無刷直流電動機的全數(shù)字實時控制,并得到了良好的實驗結(jié)果的結(jié)果.
標簽： DSP 無刷直流電動機 雙模控制 轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-06-01
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該文針對汽輪發(fā)電機定子在空冷及蒸發(fā)冷卻條件下的溫度分布進行了仿真計算和實驗研究.在仿真方面，對仿真的數(shù)值分析方法進行了研究，建立了三維熱傳導(dǎo)模型，分析討論了溫度場計算過程中邊界條件的計算和設(shè)置.對三種不同絕緣結(jié)構(gòu)的定子試件，在不同的工況下，進行了溫度場仿真計算.在空冷條件下，進行了三維溫度場仿真，得到了多組曲線，獲得了不同電流密度、不同絕緣結(jié)構(gòu)、不同風速情況下，定子鐵芯和繞組絕緣表面的溫度分布.在蒸發(fā)冷卻條件下，對定子進行了二維溫度場的仿真計算，并分析了冷卻介質(zhì)F-113的不同液位高度對定子溫度分布的影響.在實驗方面，建立了不銹鋼套筒模型，在空冷條件下，測得了不同風速時定子表面的溫升數(shù)據(jù)，分析了風速、絕緣厚度、以及電流密度對定子溫度場的影響.在蒸發(fā)冷卻條件下，測得了定子的溫度分布，并與空冷的數(shù)據(jù)進行了對比，可以看出在大電流密度條件下，蒸發(fā)冷卻技術(shù)冷卻效果的優(yōu)勢非常明顯.通過該文的研究，更直接地了解了在空冷和蒸發(fā)冷卻兩種冷卻方式下，定子的溫度分布情況.在工程應(yīng)用中，可作為選擇電機冷卻方式的參考.
上傳時間： 2013-04-24
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工廠底層的信息絕大部分都是通過現(xiàn)場總線進行傳遞的，但基于現(xiàn)場總線的工業(yè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)與企業(yè)的Internet/Intranet無縫連接從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控。所以本文就此問題展開研究，提出了一種基于S3C2410的嵌入式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制器的平臺的設(shè)計方案，設(shè)計了一個具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的控制器平臺。 1.針對網(wǎng)絡(luò)控制器的特點與要求，通過對比分析，選取了具體的硬件和軟件，以確保網(wǎng)絡(luò)控制器平臺的穩(wěn)定可靠。 2.具體設(shè)計了控制器相關(guān)硬件電路。包括存儲電路、以太網(wǎng)電路、串口電路、I/O口電路等。 3.建立了嵌入式Linux軟件開發(fā)平臺；對網(wǎng)絡(luò)通信的理論進行了研究，編寫了CGI外部擴展程序，實現(xiàn)了動態(tài)Web技術(shù)，使用戶可以通過瀏覽器對控制器進行遠程監(jiān)控。同時，開發(fā)了嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite應(yīng)用程序，使歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)和技術(shù)參數(shù)的管理更加方便有序；開發(fā)了對應(yīng)的驅(qū)動程序確保了網(wǎng)絡(luò)控制器的的正常運行。 4.在完成嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器硬件與軟件設(shè)計的基礎(chǔ)上，將控制器平臺應(yīng)用于智能加藥控制系統(tǒng)中，通過測試表明本網(wǎng)絡(luò)控制器平臺穩(wěn)定可靠。 總之，本文在深入研究嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器的基礎(chǔ)上搭建了一個嵌入式的硬件和軟件平臺，確保了網(wǎng)絡(luò)控制器穩(wěn)定可靠并高效地運行，為第二次開發(fā)嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器準備了一個比較理想的嵌入式平臺。
標簽： ARM 嵌入式工業(yè) 網(wǎng)絡(luò)控制器 平臺設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)由于鑒別方式、速度和性能等方面的限制，很難滿足安全可靠和網(wǎng)絡(luò)化的控制需求。由于識別技術(shù)的不斷成熟，基于人體生理特征的身份識別系統(tǒng)逐漸被人們開始采用，目前，從實用的角度看，指紋識別技術(shù)要比其它生物識別技術(shù)更安全和方便，這是因為人的指紋具有唯一性、不變性以及貼身性的特點。傳統(tǒng)的門禁控制器常采用單片機開發(fā)，利用串行通信接口向遠程上位機傳送數(shù)據(jù)，多個門禁控制器一般組成RS485網(wǎng)絡(luò)，通信線路專用且不易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和遠程控制，而基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信的門禁系統(tǒng)通過局域網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)，很容易實現(xiàn)遠程控制和分布式管理。 文中設(shè)計了基于指紋識別和以太網(wǎng)的智能網(wǎng)絡(luò)型門禁控制器。在ARM9和Linux操作系統(tǒng)上采用FPS200指紋傳感器采集指紋圖像和USB攝像頭采集視頻圖像，以及采用以太網(wǎng)控制器芯片AX88796，實現(xiàn)了基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)。 論文首先分析了門禁系統(tǒng)的研究背景、意義及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，然后介紹了指紋識別網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，闡述了系統(tǒng)各個重要功能模塊的硬件資源。根據(jù)系統(tǒng)的硬件資源搭建了嵌入式Linux的軟件平臺，移植了相關(guān)模塊的驅(qū)動程序。論文研究了指紋識別算法，包括指紋圖像預(yù)處理和指紋圖像的特征提取和匹配，重點分析了指紋圖像分割法，利用灰度梯度和灰度方差的結(jié)合設(shè)置一個合適的局部閾值對指紋進行分割。然后，闡述了門禁控制系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計，并重點介紹Video4Linux采集圖像、指紋圖像采集、GoAhead Web Server的應(yīng)用以及系統(tǒng)運用TCP/IP實現(xiàn)系統(tǒng)門禁控制器和上位機PC之間的網(wǎng)絡(luò)通信。 系統(tǒng)測試部分介紹了測試環(huán)境、測試方法以及測試內(nèi)容。測試結(jié)果表明，本課題設(shè)計的指紋識別網(wǎng)絡(luò)型門禁系統(tǒng)在穩(wěn)定性、可靠性以及實時性方面達到了較好的效果。文章最后提出了一些在工作中遇到的問題，并對近幾年來的一些新的研究趨勢做了簡單的總結(jié)與展望，指出了指紋識別網(wǎng)絡(luò)型門禁系統(tǒng)未來的研究方向。
標簽： ARM 指紋識別 門禁系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-23
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自動售貨機作為自助服務(wù)領(lǐng)域中的一員，為國內(nèi)外該領(lǐng)域廠商所研究，并且得到了廣泛的應(yīng)用。為了適應(yīng)客戶的需求，需要開發(fā)一套功能更加完善、擴展性能更強的自動售貨機控制器。 本文以國內(nèi)自動售貨機制造商--湖南金碼智能設(shè)備制造有限公司在自動售貨機控制器的研究現(xiàn)狀為背景，分析了公司現(xiàn)有控制器的不足，并制定出基于ARM7與嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的自動售貨機控制器的設(shè)計方案。 系統(tǒng)硬件完成了控制器外圍各模塊的接口電路圖設(shè)計，分析了自動售貨機控制器的組成；實現(xiàn)了電源模塊、MDB外設(shè)驅(qū)動模塊、電機驅(qū)動模塊、鍵盤與顯示模塊以及數(shù)據(jù)存儲模塊的開發(fā)，并對各模塊的原理與電氣特性進行了詳細的說明。 軟件上，將μC/OS-Ⅱ成功移植了至ARM7體系結(jié)構(gòu)；針對售貨機本身是一個自反應(yīng)、事件驅(qū)動的系統(tǒng)，使用有限狀態(tài)機來管理系統(tǒng)狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換，并高效地實現(xiàn)了更適用于復(fù)雜系統(tǒng)的層次型有限狀態(tài)機；在μC/OS-Ⅱ與層次有限狀態(tài)機的新軟件框架支持下，編寫了鍵盤與顯示模塊、MDB設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備等的驅(qū)動程序和系統(tǒng)應(yīng)用程序。 最后，調(diào)試與試驗表明基于ARM的控制器滿足售貨機基本要求，并且本課題的設(shè)計方案對較復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)的研究有一定的借鑒意義和應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-05-31
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